МАГНЕТИЗМ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

21. РАБОТЫ ПО МАГНЕТИЗМУ ПОСЛЕ ГИЛЬБЕРТА

Труд Гильберта (см. гл. 3, § 16 и 17), новый по методу и революционный по содержанию, нашел в Италии своих первых поклонников и первых критиков. Среди поклонников были такие, как Галилей, а среди критиков - Никола Кабео (1585-1650), который, как и Гильберт, опирался на эксперименты. В 1629 г. Никола Кабео опубликовал в Ферраре свой труд «Philosophia magnetica» («Магнитная философия»), представляющий интерес не только из-за некоторых имеющихся в нем новых положений, о которых мы скажем ниже, и не из-за иллюстрации магнитных явлений, уже открытых Гильбертом, а потому, что он позволяет понять аргументы, не всегда научного характера, которые побуждали автора противиться главной идее Гильберта - представлению о Земле как о большом магните. Цель книги Кабео была опровергнуть утверждение о количественном совпадении данных о земном магнетизме и о магнетизме шара Гильберта. И если Гильберт, чтобы подтвердить свою теорию, показывает, что кусок железа, помещенный вдоль земного магнитного меридиана, намагничивается, то Кабео как раз пытается обесценить это доказательство, опровергая его с помощью нового, открытого им явления: расположенные по вертикали железные предметы намагничиваются, причем южный полюс оказывается наверху, а северный - внизу.

Если Гильберт не принимает изложенную у Лукреция античную теорию притяжения янтаря, поскольку ему представляется, что истечения из янтаря, отталкивая воздух, должны были бы отталкивать и легкие тела, то, согласно Кабео, такое отталкивание действительно существует и в нем можно убедиться на опыте, который и является первым доказательством электрического отталкивания. Кабео натирал кусок янтаря и приближал его к деревянным опилкам. Сначала опилки прилипали к янтарю, выстраивались в линии на его поверхности, слегка колебались, как при легком ветре, затем начинали качаться сильнее и в конце концов отскакивали.

Первая электростатическая машина. Справа - вращающийся шар из серы, слева - наэлектризованная пушинка, висящая над шаром из серы, который тоже наэлектризован

Кабео восхищался экспериментальной частью труда Гильберта, но пытался обесценить его теории. Мы говорим «пытался», потому что, не заменив их другими, более вероятными, он ограничился пережевыванием устарелых представлений, от которых новое научное мышление уже отказалось.

Это новое мышление проявил Бенедетто Кастелли, когда он в заметке о магнетизме попытался дать теорию строения магнитов, их намагничивания и магнитного притяжения. К сожалению, эта заметка «Discorso» («Рассуждение») оставалась неизданной вплоть до 1883 г. В ней Кастелли приводит ряд более или менее известных опытов, из коих особенно интересен опыт по определению формы магнитного поля, проведенный почти так же, как это делается в наши дни: под листом бумаги помещается магнит, а сверху насыпаются магнитные опилки (сейчас применяются простые железные опилки).

Кастелли полагал, что существуют «магнитные тела первого рода», в которых рассеяны магнитные частицы, т. е. крошечные магнитные иглы, способные ориентироваться под действием внешнего магнита, после чего все они или большая их часть остаются в новом положении. Существуют еще «магнитные тела второго рода», в которых беспорядочно рассеянные магнитные частицы обладают склонностью возвращаться в первоначальное положение. Пусть теперь читатель сопоставит эти гипотезы с предположениями, высказываемыми в современных курсах и касающимися строения магнитов по Юингу. Такое сравнение покажет, что различие имеется лишь в словах; из него станет ясно, каким образом Кастелли с помощью своих простых гипотез объясняет строение магнитов, временное тт постоянное намагничивание и притяжение магнитов.

Гримальди в своем трактате «De lumine» («О свете») также посвятил свыше 30 страниц магнетизму, где он описывает старые и новые эксперименты (среди последних - опыт с намагниченной проволокой, которая в результате многократного сгибания и выпрямления теряет свои магнитные свойства), пытаясь затем объяснить их с помощью гипотезы картезианского типа о единой материальной магнитной жидкости, перетекающей от одного полюса магнита к другому. Каждое ненамагниченное магнитное тело, как, например, железо, содержит неупорядоченную жидкость; магнит упорядочивает ее и, таким образом, индуцирует в теле магнитные свойства. Для теории Гримальди, хотя она и получена из картезианских предпосылок, характерно, что она вводит представление о единой жидкости и не строит гипотезы о форме образующих ее частиц (см. § 1).

22. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ГЕРИКЕ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ

Введением версора Гильберт дал достаточно чувствительный инструмент для обнаружения электрических явлений, а Отто фон Герике, построив свой вращающийся шар из серы, во много раз усилил эффект.

Герике изготовил шар из плавленой серы «размером с голову ребенка» и продел сквозь него по диаметру железную ось, вокруг которой шар приводился во вращение. К поверхности шара прикладывалась сухая ладонь. Таким образом, речь идет о первой электростатической машине, основанной на трении. Наэлектризованный серный шар притягивал листочки золота, серебра, бумаги и т. п., которые, как впоследствии заметил уже Кабео,. отталкивались, а потом вновь притягивались, если до них сначала дотрагивались каким-нибудь другим телом. Особенно интересным и занимательным был подобный опыт с пушинкой, которая, оттолкнувшись от наэлектризованного шара, после соприкосновения с ним еще некоторое время оставалась висеть в «сфере действия» шара и по мере перемещения шара могла следовать за ним по всей комнате. Можно было заметить, что эта пушинка, перемещаясь по комнате, сама притягивает все окружающие предметы, а если сил для этого у нее оказывается недостаточно, то приближается к ним сама, особенно если эти предметы имеют какие-нибудь выступы. Если приблизить к пушинке палец, то пушинка забавно мчится к нему, затем поворачивает вновь к шару, от шара снова к пальцу и так продолжается довольно долго. Кроме того, шар передает свою способность притяжения нити длиной свыше локтя (67 см), так что теория притяжения через посредство воздуха оказывается несостоятельной. И, наконец, если электризовать серный шар в темноте, то он сверкает подобно сахару, раздробляемому пестиком, причем слышно характерное потрескивание.

Опыты Герике, значение которых очевидно, были повторены Бойлем с тем же результатом. Бойль добавил еще один эксперимент (подобный эксперимент члены Академии опытов ставили с магнитами и предполагали провести с наэлектризованными телами, но он у них не удался). С помощью пневматической машины Бойль показал, что электрическое и магнитное притяжение проявляется и в пустоте. Тем самым была окончательно разрушена старая теория о действии через воздух. Но что же предлагают физики вместо воздуха? Не что иное, как возврат к старой теории Гильберта о жидкости, истекающей из заряженного тела и «зацепляющей» легкие тела. В этом заключается объяснение Бойля. Этим Ньютон объяснил явление «электрического танца», которое он получил, натерев тканью стеклянный диск, укрепленный в бронзовом кольце и расположенный на расстоянии примерно 8 мм от поверхности стола, на котором были разбросаны кусочки бумаги.